提高小水电线路重合闸成功率探讨

杨兴华

摘 要：小水电具有无污染、分布广等特点，在农村或偏远山区应用广泛。但小水电难以迅速调节自身的功率，在因故障跳闸而形成孤岛时，容易导致重合闸失败。通过阐述、分析当前小水电并网重合闸的原理和现状，归纳了影响重合闸成功率的相关因素，以期为电网的安全、稳定运行作出贡献。

关键词：小水电；重合闸；断路器；母线

中图分类号：TM762.2 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）20-0051-02

1 小水电并网重合闸的研究意义

小水电的建设非常普遍，为改善能源结构起到了很大的作用。因季节的变化，小水电地区的降雨量在全年并不均匀，有枯水期和丰水期。在枯水期，小水电的发电功率较低；在丰水期，小水电的发电功率有剩余。如果因发生线路故障而导致保护动作开关跳闸或小水电与电力系统解列后，小水电侧则可能会出现电压和频率异常的情况，进而导致重合闸成功率降低。根据系统运行情况统计，绝大部分的故障不是永久性故障，60%～90%的故障可通过重合闸恢复送电。较高的重合闸成功率缩短了停电时间，提高了电力系统的暂态稳定水平。因此，研究提高小水电并网重合闸成功率具有重要的意义。

2 重合闸的动作原理

小水电接入电网会使电源结构产生变化，潮流将更为复杂。双侧电源重合闸同样应满足单侧电源重合闸的条件，与此同时，要考虑线路保护之间的配合和同期合闸的情况。当线路故障点距离两侧的长度不同时，两侧开关动作的时间也可能不同。可能会发生其中一侧为保护I段动作、另外一侧为保护II段动作的情况。此时，如果不与保护配合，在一侧开关没有断开的情况下重合闸，则极有可能无法熄灭在故障处出现的电弧，进而造成重合闸误判断，导致重合在故障下永跳。

重合闸还应考虑两侧是否同期的情况。当发电侧与电网侧有3条及以上的线路相连时，其中一条线路出现故障跳闸后，重合时该条线路两侧不会出现不同步的情况，因此，此时不需要检查两侧是否同期；当发电侧与电网侧不存在紧密联系的情况下，则需要考虑不同期合闸造成的冲击电流，应根据不同情况确定选用同期重合闸或非同期重合闸。对于双回路线路，当其没有旁路且不能采用非同期重合时，如果其中一条回线路重合，则可以通过检查另一条回线路判断是否存在电流。如果存在电流，则说明处于同步，可以重合闸。

在准备工作做好时，小水电可选择自同步重合闸。当线路出现异常时，大电网侧断路器断开，小水电侧断开发电机开关和灭磁开关；大电网侧通过检母线无压方式并合上开关后，小水电再通过自同步与电网并列。

3 小水电重合闸存在的问题

小水电除了需要满足单侧电源线路重合闸的各项要求，同时，也应根据电网的实际运行状态使重合闸满足双侧电源重合闸的要求。如果发生故障保护动作跳闸后，小水电电源未断开而继续与电网相连，则可能因非同期合闸而对主轴等部位产生损害。小水电侧与大电网解列后，发电功率会远远大于总负荷，极有可能导致其发电机组停运，需要人工进行同期并网操作。这在增加工作量的同时，也延长了停电时间。因此，瞬时故障的发生率较高，比如由于重合闸失败而导致的大范围停电事故。

4 提高重合闸成功率的方案

降雨量会改变小水电的运行方式。当小水电处于丰水期时，其发电量较大，产生的剩余功率需要通过线路输送到主网；在枯水期，小水电的发电量不足以满足当地负荷，需要从主网获取功率。重合闸在不同时期采用不同的方案对其成功率具有较大的影响。

4.1 丰水期重合闸方案

在丰水期，当发生故障时，小水电主要需要保证其频率能与大电网一致，并寻找重合闸的时机。当小水电侧断路器保护动作，应先检查母线和线路，如果二者均带有电压，则可通过检查同期实现重合闸。

如果小水电发电功率小于用电功率，则会出现小水电孤网运行现象，进而产生的有功不足会导致电网功率降低，无功不足将导致电网电压下降。此时，应利用低频低压减载装置切除一部分负荷，保证重要负荷的电力供应，同时，保证频率和电压正常。如果小水电发电功率大于负荷用电量，则应启用高频高压切机装置，设置值按躲过最高运行电压整定。如果小水电调节措施没有达到同期条件，则应断开小水电使其失压，再用枯水期检测母线无压、线路有压的重合闸方式并重合

4.2 枯水期重合闸方案

在枯水期，小水电的用电负荷需要利用线路从大电网下网，应将小水电侧的重合闸方式整定为检测母线无压。当线路电流、电压异常时，两侧保护装置动作，电网侧开关检线无压，重合闸动作后部分线路恢复供电。此时，小水电侧有两种可能性，分别是因小水电功率不平衡而导致停止发电和小水电可继续为负荷正常供电。

当小水电侧断开一段时间后，会因负荷不平衡而导致发电机组停运、电站母线失压。小水电侧保护装置检测到母线无压后重合闸，大电网侧经过小水电的母线向用电负荷供电。当小水电能够正常供电时，其母线有电压，保护装置检测到此情况后不会重合闸，小水电可继续供电。此时，小水电成为孤网，其频率和电压值不一定与大电网同步，因此，应通过手动方式同期合闸，使小水电与大电网建立联系。同时，需要注意的是，故障发生后，小水电的母线电压需要较长的衰减时间才能降至零，保护装置可能在衰减期间误判断为母线有压而复归保护装置。此时，可在开关跳闸时连跳本侧小水电上网线路，使小水电与大电网解列而使母线无压。这种处理方式能够提高重合成功率，且不降低电能质量。

5 结束语

本文分析了自动重合闸研究的意义和重合闸动作的原理，指出了小水电在并网情况下重合闸时的影响因素，并提出了在不同季节应根据水量确定小水电侧重合闸的方式，从而最大程度地减少小水电侧的失压风险。